吳建華

遼河油田鉆采工藝研究院 遼寧盤錦 124010

1 螺桿泵工作原理及主要優(yōu)勢

1.1 螺桿泵結構

螺桿泵抽油裝置主要由地面驅動、螺桿泵和抽油桿三部分組成，其中地面驅動與采油井相連。地面驅動部分由電機、減速箱和光桿密封裝置組成。采油動力由電機提供，電機帶動油桿，螺桿泵的轉子連接在泵桿底部一起旋轉。底部螺桿泵由定子和轉子組成。螺桿泵是最簡單的抽油泵[1]。

1.2 螺桿泵工作原理

當轉子在定子內(nèi)旋轉時，由于定子比轉子多了一條螺旋線桿，轉子與定子之間形成了許多密封腔。這些密封腔隨著轉子的旋轉而改變其位置，并呈周期性出現(xiàn)。當轉子沿自身軸線旋轉時，轉子與定子軸線平行，并沿一定半徑的圓繞定子軸線滾動，使井內(nèi)流體從底部密封室逐漸推向頂部密封室，壓力逐步升高，將井內(nèi)流體連續(xù)提升至地面。其基本工作原理是：轉子在定子內(nèi)形成一個連續(xù)的封閉腔，隨著轉子的轉動，流體從泵的吸入端被擠壓到排出端，從而完成液體的生產(chǎn)過程。

1.3 螺桿泵的主要特點是

①對油藏，特別是稠油油藏和出砂油藏有較強的適應性。②收益率調整很簡單。螺桿泵是一種容積泵，其效率與轉速成正比，可通過變頻器調節(jié)轉速。③高節(jié)約能源和提高能源效率。與其他起重系統(tǒng)相比，螺桿泵系統(tǒng)節(jié)省了30% 以上的電力，效率提高了10-20%，并允許無脈沖生產(chǎn)。④操作安全、維護方便。地面掘進系統(tǒng)簡單緊湊[2]。驅動頭由一組潤滑良好的軸承和一些易于維護的部件組成，不需要任何特殊的工具或復雜的程序。⑤地面掘進既便宜又環(huán)保。螺桿泵的地面驅動系統(tǒng)占地面積約1 平方米，噪音小。⑥在生產(chǎn)過程中，真空泵的注汽熱使溫度和氣壓逐漸下降。當?shù)貙映掷m(xù)冷卻時，原油被產(chǎn)出，從而增加原油粘度，增加井內(nèi)流動阻力，降低油井產(chǎn)量，增加有桿泵故障，提前結束生產(chǎn)周期。螺桿泵吊裝可以最大限度地避免上述問題。

2 蒸汽吞吐試驗井概況

2.1 井的基本參數(shù)

FNE38 井的基本參數(shù)表1。

表1 FNE38 井基本參數(shù)

2.2 周期注汽參數(shù)

FNE38 最近開發(fā)了一口新井，F(xiàn)NE-38 注汽井，注汽至7．5-7．8MPa，溫度2．94 億-29．6℃，注汽量8．3-8．5 噸/ 小時。停注是近年9 月，累計注汽量達1682．6 噸。試驗3 號井溫度0．9℃，4號井溫度140℃。

2.3 不摻水生產(chǎn)的影響

未采取任何措施，376m3 產(chǎn)液態(tài)量，溫度120℃左右，最高溫度接近油藏。由于高溫溶脹，螺桿泵的有效運行時間為3 天。3天后，螺桿泵泄漏迅速增加，第7 天橡膠開始脫落，全部失效。

3 摻活性水工藝技術方案

由于螺桿泵的耐溫只有80-90℃，要想在上述溫度下正常生產(chǎn)，必須先將泵內(nèi)流體冷卻后，再使用套管注水。冷卻介質有兩種，一種是稀油，另一種是活水。

3.1 油調合過程分析

基本參數(shù)包括：注入深度515 米，估計井底溫度為130° C，井底位移估計5m3/h，表面油溫40° C，井底溫度后60° C 實現(xiàn)的（考慮井筒傳熱系數(shù)），混合后，估計100° C，溫度和表面的井口出液溫度低于90° C，認為水的比熱容是1．0j/（g·℃），產(chǎn)液比熱容為0．9j/（g·℃），稀油比熱容為0．65j/（g·℃），注油排量為X，X=5．19m3/h。3．2 根據(jù)節(jié)能原則，x=3．38m3/h。經(jīng)分析，注入液、采出液、地層液的變化符合線性變化規(guī)律（圖1）。注入速度表達式：Y1=0．675x+0．675；產(chǎn)液速度表達式：Y2=1．675x+1．675；地層流量和產(chǎn)額表達式：Y3=x+1。

圖1 注入產(chǎn)出線性變化曲線

4 實施工藝

4.1 由于現(xiàn)場實施條件的限制，從經(jīng)濟角度出發(fā)，采用混合活性水進行冷卻

步驟1： 泵車注水工藝，包括1 輛泵車和1 輛油罐車。套管注入與常規(guī)反沖洗作業(yè)一致。當井口溫度超過60℃時，記錄注入壓力和產(chǎn)出液溫度。注油速度為3．75m3/h，每小時記錄一次采出液的溫度和流量。第二步實施時間為7 天（根據(jù)溫度變化進行調整）；第三步：第7 天，泵車排量逐漸減小，第1 小時為3．5m3/h，第二小時為3．0m3/h，第三小時為2．0m3/h，第4 小時為1．0m3/h。觀察2 小時后，最終停止注射。

4.2 套管冷卻措施及效果

在常溫螺桿泵首次失效后，進行了螺桿泵殼體冷卻保護。根據(jù)地面采出液的溫度變化，通過自動添加活性水來控制井底液進入泵前的溫度。目前已連續(xù)生產(chǎn)3 個月，累計生產(chǎn)液體4453 立方米。目前該井生產(chǎn)參數(shù)為135r/min，流量32A，日液量60m3/D，含水率21%，井口溫度60℃。

5 結語

綜上所述，現(xiàn)場實踐表明，預測方法符合現(xiàn)場實際情況和儲層條件。該公式簡單，易于現(xiàn)場實施。在不影響油井正常生產(chǎn)溫度的情況下，使用螺桿泵可以最大限度地降低油井的生產(chǎn)溫度，從而實現(xiàn)油井溫度的最大控制。螺桿泵控制為全自動，符合高溫熱采井的生產(chǎn)變化規(guī)律，避免了熱采井后期因有桿泵系統(tǒng)溫度下降造成的負荷增加，實現(xiàn)了高效舉升和高效生產(chǎn)。采用螺桿泵舉升稠油井，可以延長生產(chǎn)時間，提高熱采效果。將常溫螺桿泵應用于高溫生產(chǎn)井是一種有益的嘗試。稠油熱采升級技術的大膽探索和實踐，為今后大型螺桿泵的熱采升級奠定了堅實的基礎。